Le vieux conte de l'inimitié de la science et de l'église est loin de la réalité
Au tout début du XVIIe siècle,
Johannes Kepler a fait valoir que dans l'univers il y a des milliers de corps énormes, si grands qu'ils peuvent eux-mêmes être des univers. La présence de ces corps gigantesques, comme l'a dit Kepler, témoigne en faveur d'un pouvoir incroyable, ainsi que de dépendances personnelles, le tout-puissant créateur de Dieu. Les corps géants à son avis étaient les étoiles qui s'étaient accumulées autour du Soleil, le corps central de l'Univers d'une taille relativement petite, autour duquel une suite de planètes encore plus petites se déplaçait sur des orbites.
Cette vision étrange de l'Univers détenue par Kepler, un astronome-innovateur qui a préparé le terrain pour Isaac Newton et l'avènement de la physique moderne, a sauvé l'astronomie des cercles idéaux d'Aristote et calculé la nature elliptique du mouvement orbital, a également été soutenue par plusieurs premiers disciples de
Nikolai Copernicus et son héliocentrique ( théorie du soleil "). La science a insisté sur la théorie de Kepler - observations d'étoiles à haute répétabilité et une analyse mathématique approfondie des données obtenues à la suite de ces observations. Et c'était le talon d'Achille de la théorie de Copernic. Les astronomes qui considéraient la Terre immobile au centre de l'Univers n'ont parlé de l'absurdité des étoiles géantes inventées par les partisans copernicains que pour que leur théorie préférée coïncide avec les données. L'histoire des "étoiles géantes" qui décrivaient l'univers a été oubliée.
Ces illustrations montrent l'effet Coriolis, une force agissant sur presque tous les objets se déplaçant à la surface d'une sphère en rotation. Ils ont été peints par un jésuite du 17e siècle, Claude Francis Miglier Deschall , qui les a utilisés comme argument contre le mouvement de la Terre. L'illustration de gauche montre la balle F tombant de la tour. Si la Terre ne bouge pas, alors la balle tombe simplement du point F au point G.Si la Terre bouge, alors, puisque le sommet de la tour est plus éloigné du centre de la Terre que la base, le haut se déplacera plus rapidement pendant la chute de la balle que le bas: le haut est au point H, et le bas - au point I. Par conséquent, une balle se déplaçant à la vitesse du sommet de la tour au moment où elle est libérée devrait atterrir non pas en I, mais en L [apparemment, c'est une erreur, et signifiait «pas en G, mais en I "/ env. trad.]. Sur une Terre en rotation, la balle ne tombera pas directement vers le bas. L'illustration de droite illustre la même idée, uniquement pour le projectile. L'arme tire sur une cible située dans le nord. Si la Terre ne tourne pas, le noyau vole droit et frappe la cible visée. Si la Terre tourne, alors le canon, étant plus proche de l'équateur que de la cible, se déplacera vers la droite plus rapidement que la cible lorsque le noyau s'envolera. Par conséquent, le noyau n'atteindra pas la cible, mais ira vers la droite. Dans les deux cas, il devrait être possible de détecter la rotation de la Terre. Et les opposants aux Copernic avaient raison. Il était beaucoup plus difficile de détecter ces effets qu'on ne le pensait alors.Et c'est très regrettable. L'histoire de Kepler et des étoiles géantes illustre le dynamisme inhérent à la science dès sa naissance. Cela contraste avec les histoires habituelles qui nous parlent de l'origine de la science, des histoires qui décrivent des disputes sur la théorie copernicienne, comme ces cas où la science a été supprimée par un puissant établissement profondément enraciné. Les histoires sur la suppression de la science, et non sur son dynamisme, n'ont pas rendu de bons services à la science. Et l'histoire des étoiles géantes lui sera utile.
Johannes Kepler a exposé ses idées sur les étoiles géantes dans un livre qu'il a écrit en 1606, et intitulé
De Stella Nova , ou About the New Star. Le livre parlait d'une nouvelle étoile qui venait d'apparaître depuis quelque temps dans le ciel en 1604. Selon Kepler, la nouvelle étoile a éclipsé tout le monde, même Sirius, la plus brillante de toutes les étoiles, apparaissant régulièrement dans le ciel nocturne. Dans le livre, Kepler a réfléchi sur la taille de la nouvelle étoile et a conclu que sa circonférence dépasse largement la taille de l'orbite de Saturne (la planète la plus éloignée connue à l'époque). Sirius était censé être à peu près aussi énorme, et même les plus petites étoiles, à son avis, auraient dû être plus grandes que l'orbite de la Terre.
Ses étoiles avaient généralement la taille d'un univers. L'ancien patron de Kepler,
Tycho Brahe , a proposé une théorie de l'Univers, empruntée à Copernic, selon laquelle la Terre était immobile au centre de l'Univers. Peu de temps avant sa mort en 1601, Braga personnifiait la "grande science" de son temps - il avait un immense observatoire, les meilleurs outils, de nombreux excellents assistants (tels que Kepler), sa propre publication de livres et beaucoup d'argent. Dans le modèle géocentrique («centré sur la terre») de Brahe, le Soleil, la Lune et les étoiles tournaient autour de la Terre immobile, et les planètes tournaient autour du Soleil. Les étoiles étaient situées juste derrière Saturne, marquant le bord de l'univers observable. Les tailles attribuées par Kepler à la nouvelle étoile et Sirius dépassaient tout l'univers de Brahe, et les tailles des étoiles restantes étaient comparables à cet univers.
Pourquoi Kepler a-t-il dit que la taille des étoiles est comparable à l'univers? Comme les données en parlaient, du moins si sa théorie héliocentrique était correcte. Selon cette théorie, la Terre s'est déplacée autour du Soleil en cercle, faisant une révolution en un an. Par conséquent, si à un moment de l'année elle se dirigeait vers une certaine étoile, alors au bout de six mois, elle quittait cette étoile. On pourrait s'attendre à ce que certaines étoiles brûlent plus brillantes au printemps lorsque la Terre les approche, puis deviennent plus faibles à l'automne. Un effet similaire est appelé parallaxe. Mais personne n'a observé de parallaxe. Copernic l'a expliqué de cette façon: l'orbite de la Terre semblera un petit point par rapport aux distances aux étoiles. L'orbite de la Terre était négligeable pour les étoiles et le mouvement de la Terre pouvait être négligé. Comme l'écrivait Copernic lui-même, "le fait qu'aucune parallaxe de ce type ne soit observée parmi les étoiles fixes indique qu'elles sont à une immense hauteur, face à laquelle le cercle du mouvement annuel de la Terre disparaît".
Le problème est la taille négligeable et la distance énorme. Les personnes ayant une bonne vue, regardant le ciel, verront des étoiles sous la forme de petits points ronds, avec une taille visible petite mais mesurable. Les astronomes, même à l'époque de Ptolémée au deuxième siècle après JC, ont déterminé que les étoiles les plus brillantes ont un dixième à un douzième du diamètre de la lune. Dans le livre "On a New Star", Kepler a écrit que les étoiles brillantes sont environ dix fois plus petites que la lune de diamètre, et Sirius est légèrement plus grand qu'eux. Le problème est qu'une étoile dont la taille apparente est un dixième de la taille de la lune ne peut être dix fois plus petite que la taille physique de la lune en diamètre que si elle est à la même distance de nous que la lune. Mais les étoiles sont plus éloignées de nous. Si l'étoile était 10 fois plus loin que la lune, sa taille réelle coïnciderait avec la lune - et elle apparaîtrait dix fois plus petite que la lune uniquement en raison de la distance qui la séparait. Si une étoile était 100 fois plus loin, son vrai diamètre serait 100 fois plus grand que la lune. Si elle était 1000 fois plus éloignée que la lune, sa vraie taille serait 1000 fois plus grande [
probablement, cela signifie 10 fois et 100 fois plus grande, respectivement / approx perev. ].
Mais que se passe-t-il si cette étoile, dont la taille apparente est dix fois plus petite que la lune, serait à une distance telle que la théorie de Copernic l'exige pour que l'on ne remarque pas de parallaxe? Cette étoile, selon Kepler, aurait la taille de l'orbite de Saturne. Et absolument toutes les étoiles visibles dans le ciel ne seraient pas moins que l'orbite de la Terre. Même les plus petites étoiles seraient de plusieurs ordres de grandeur plus grandes que le Soleil. Aujourd'hui, cette déclaration peut nous sembler étrange, car nous savons déjà que les étoiles sont de tailles différentes, et si peu d'étoiles sont plus grandes que l'orbite de la Terre (
Bételgeuse de la constellation d'Orion en sera un exemple frappant), la plupart des étoiles sont des naines rouges, beaucoup plus petites que le soleil. Cependant, à l'époque de Kepler, la question n'était que de simples observations, mesures et mathématiques - des questions scientifiques ordinaires. L'astronome de cette époque, qui croyait en Copernic, aux mesures et aux mathématiques, devait croire que toutes les étoiles étaient énormes (un peu plus tard, nous discuterons de ce qu'elles avaient tort).
L'argument en faveur des énormes étoiles était si convaincant que les détails de leur mesure n'avaient pas d'importance. Johann Georg Loher et son mentor
Christopher Scheiner résument magnifiquement le problème des étoiles géantes dans le livre astronomique Disquisitiones Mathematicae de 1614, ou Mathematical Surveys. Ils ont écrit que, selon la théorie de Copernic, l'orbite de la Terre est comme un point dans un univers plein d'étoiles; mais les étoiles, ayant des tailles mesurables, sont plus que des points; par conséquent, dans l'univers copernicien, chaque étoile doit être plus grande que l'orbite de la Terre et, naturellement, plus grande que le Soleil.
En raison des étoiles gigantesques, Locher et Scheiner ont rejeté la théorie de Copernic et soutenu la théorie de Brahe. Cette théorie a coïncidé avec les dernières découvertes faites avec un télescope, par exemple, avec les phases de Vénus, confirmant qu'il se déplace autour du Soleil. Selon la théorie de Brahe, les étoiles n'étaient pas si loin - juste derrière Saturne. Un astronome du temps de Kepler, qui croyait en Braga, aux mesures et aux mathématiques, n'était pas obligé de croire que les étoiles sont énormes. (Brahe a calculé que leur taille variait des grandes planètes au Soleil). Loher et Scheiner n'étaient pas seuls - pour de nombreux astronomes, dont Brahe lui-même, qui ont étudié ce problème, la théorie des étoiles géantes était quelque chose qui sortait de l'ordinaire.
Mais Kepler n'a eu aucun problème avec les étoiles géantes. Ils faisaient partie pour lui de la structure générale de l'univers; et Kepler, qui a vu des ellipses sur les orbites et
des polyèdres réguliers dans l'organisation du mouvement planétaire, a toujours cherché la structure entière. Pour lui, les étoiles géantes étaient à la fois une illustration de la puissance de Dieu et de son désir de créer un univers holistique. Discutant de parties de l'univers - les étoiles, le système solaire (le système des "meubles", comme Kepler les appelait) et la Terre - le texte du livre "On a New Star" devient presque poétique, même en traduction.
D'autres adeptes de Copernic ont partagé les vues de Kepler. Des gens comme
Thomas Digges ,
Christoph Rothman et
Philip Lansberg ont décrit les étoiles gigantesques comme un exemple de pouvoir divin, comme le palais de Dieu, ou le palais des anges, ou même comme des guerriers de Dieu. Copernic lui-même a mentionné la puissance de Dieu, discutant des vastes distances jusqu'aux étoiles, notant "à quel point le travail divin des plus grands et des meilleurs artistes est extrêmement précis".
Mais les adversaires de Copernic n'ont pas perdu leur point de vue. Loher et Scheiner ont noté que les «sneaks» copernicains ne niaient pas le fait que dans l'univers copernicien les étoiles devaient être gigantesques. «Au lieu de cela», ont écrit ces deux astronomes, «ils parlent de la façon dont, sur cette base, chacun peut mieux ressentir la grandeur du Créateur», et ils ont qualifié cette idée de «ridicule». Un adversaire de Copernic, l'astronome
Giovanni Battista Riccioli , a écrit qu'un appel au pouvoir divin pour soutenir la théorie "ne peut pas satisfaire des gens plus intelligents". Un autre,
Peter Kruger , a commenté la taille des étoiles comme suit: "Je ne comprends pas comment le système pythagoricien ou copernicien de l'univers peut survivre."
Les opposants à Copernic n'ont pas seulement nié sa théorie. Loher et Scheiner ont rendu compte de leurs découvertes. Ils ont appelé les astronomes à faire des observations systématiques à l'aide de télescopes afin d'utiliser les éclipses des lunes de Jupiter pour mesurer la distance à Jupiter, et "accompagnant" Saturne (alors ils ne comprenaient toujours pas qu'il s'agissait d'anneaux) pour étudier son mouvement. Ils ont travaillé à expliquer comment la Terre peut se déplacer autour du Soleil: tomber constamment dessus, tout comme le noyau de fer peut constamment tomber sur la Terre. (Cette idée est venue plusieurs décennies avant la naissance de Newton, qui pourrait nous donner une explication moderne de la façon dont l'orbite est un type de chute et illustrer les orbites avec l'exemple d'un canon tirant d'une montagne). Ils ont également étudié comment la rotation de la Terre peut affecter les trajectoires des corps et des obus qui tombent. Au cours du XVIIe siècle, un adversaire de Copernic comme Riccioli a travaillé sur cette idée, proposant une théorie de l'effet que nous appellerions aujourd'hui la «force de Coriolis» (du nom du scientifique qui l'a décrite au XIXe siècle) et a fait valoir que l'absence d'un tel effet sert également une preuve que la terre ne bouge pas.
Lorsque nous avons étudié la révolution copernicienne à l'école, nous n'avons rien entendu sur les arguments concernant la taille des étoiles et l'effet Coriolis. On nous a raconté une histoire beaucoup moins dynamique sur le plan scientifique dans laquelle des universitaires comme Kepler ont tenté de vaincre l'establishment tout-puissant, enraciné et rebelle avec des idées scientifiquement correctes. Aujourd'hui, malgré les progrès de la technologie et des connaissances, les gens rejettent la science, affirmant qu'elle souffre de canulars, de complots et du manque de données causés par un puissant établissement.
Mais l'histoire de la révolution copernicienne démontre que la science dès le début était un processus dynamique, en cela il y avait des moments réussis et infructueux, de plus, des deux côtés de la discussion. Quelques décennies seulement après l'avènement de la "Nouvelle étoile" de Kepler et des "Enquêtes mathématiques" de Loher et Scheiner, les astronomes ont-ils commencé à trouver des preuves que la taille des étoiles qu'ils mesuraient, à la fois à l'œil et à travers des télescopes, était exagérée par l'effet optique, et que les étoiles L’univers de Copernic n’avait pas à être aussi vaste.
Si des découvertes claires s'opposent à l'établissement omnipotent dans l'histoire familière de la révolution copernicienne, il n'est pas surprenant que certaines personnes attendent des réponses et des découvertes rapides et claires de la science, et elles voient la main de forces influentes conspiratrices dans l'obscurité scientifique. Nous aurions tous des attentes plus réalistes de la science si nous apprenions à la place que la révolution copernicienne contenait des concessions mutuelles dynamiques, qu'il y avait des gens rationnels des deux côtés de ce processus, et que les découvertes et les progrès étaient inégaux, avec des pierres d'achoppement, et conduisent parfois à des impasses - comme les étoiles géantes de Kepler. Lorsque nous comprendrons que la simple question de savoir si la Terre bouge est un problème scientifique très difficile depuis un certain temps, alors nous comprendrons que les questions scientifiques d'aujourd'hui peuvent nous apporter des réponses complexes, et cela uniquement avec le temps.